赵 淳,阮江军,李晓岚,等.输电线路综合防雷措施技术经济性评估

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施来提高输电线路的耐雷水平。同时,随着线路走廊的紧缺,同塔双回或多回输电线路日益增多,杆塔高度增加;并且由于高速公路的建设,大跨越高杆塔的数量急剧增加,这些因素都使输电线路杆塔遭受雷击的概率大幅度增加[4 5]。因此针对上述情况有必要采取有效的措施来提高线路的防雷性能(如降低杆塔接地电阻、加强绝缘水平、架设耦合地线、安装可控针、安装防绕击侧针、安装线路避雷器等防雷措施)[6 7]。

各种防雷措施的应用目的及实施后的效果各不相同,并且不同地区实施不同措施的费用、难度也不相同[8]。但在实际工程中,很多地区仍然采用粗放式的防雷改造管理方式,即不考虑线路和防雷措施特点,无差异的选择单一防雷措施进行治理,使得治理效果不显著,改造过的杆塔需要进行二次改造,大大浪费了人力、物力[9]。因此,在实施防雷改造前,进行综合防雷措施评估,根据评估结果选择技术经济性较高的措施是提高防雷改造效果的关键环节[10]。

文献[11 12]提出采用层次分析法对以上措施进行综合评估,从而使该线路的防雷措施从技术上、经济效益上达到最佳效果。但以上研究中,文献[11]仅是根据全线的绕击、反击跳闸率确定改造措施,未考虑杆塔的差异性;文献[12]则是根据线路中典型地貌下的某典型杆塔确定防雷措施并应用于全线,同样不能体现各基杆塔间的差异性。并且,两种方法的评估模型均采用层次分析法的九标度法,人的主观性对评价结果的影响过大

[13]

[3]

比较多种关联因素,为分析和预测事物的发展提供定量依据[14]。层次分析法的具体流程如图1所示。

图1 层次分析法流程图

Fig.1 Flowchartofanalytichierarchyprocess

由于层次分析法存在非一致性、主观性强、计算繁琐等问题,故人们又提出一种基于层次分析法的改进方法,称为改进层次分析法(IAHP)[15]。其主要特点有以下2点[16 17]:

1)用三标度法取代九标度法,降低人的主观性对评价结果的影响。

2)利用最优传递矩阵构造判断矩阵,直接求出权重,无需进行一致性检验。

2 综合防雷改造措施初选

进行逐基杆塔防雷改造措施优化选择时,需综合考虑杆塔地形地貌特征、结构特征、绝缘配置、已安装防雷措施、跳闸率超标百分比、绕击入射点位置分布特征等指标,初步确定防雷改造措施的备选方案。具体流程如图2所示。

1)地形地貌特征。平原地区与山区输电线路在选择防雷措施时差异明显。由于山区地形复杂,平原地区可以采用的架设耦合地线等防雷措施在山区不便采用。

2)杆塔结构特征。不同型号杆塔的塔头、横担长度和相间距离都不同,因此在确定防雷措施备选方案时也需要进行考虑。例如,横担过短的杆塔不适宜安装线路避雷器。

3)杆塔绝缘配置。进行措施配置时还需要考虑现有绝缘配置情况,若现有绝缘水平已经较高,则不适宜采用加强绝缘水平作为防雷改造措施。

4)已安装的防雷措施。若杆塔已安装防雷措施,则在确定防雷措施备选方案时需考虑已有措施的作用和影响。

5)跳闸率超标百分比。线路避雷器雷电防护性能最优,但由于造价昂贵且维护难度大,因此在防雷改造中应控制其安装比例[18]。通过防雷性能计算得到绕击跳闸率超标20%和反击跳闸率超标20%以内的杆塔不推荐安装线路避雷器。

;防雷措施评估

模型所考虑的影响因素均不够全面,仍有待改进。

本文根据杆塔地形地貌特征、结构特征、绝缘配置、已安装防雷措施、跳闸率超标百分比、绕击入射点位置分布初选部分防雷措施作为备选方案;在此基础上,采用基于改进层次分析法建立的输电线路综合防雷措施技术经济性评估模型,对各基杆塔的防雷措施配置进行优化选择。层次结构模型能够根据各基杆塔的差异性,考虑不同防雷措施应用于被改造杆塔时的跳闸率降低效果、所消耗工程费用、改造和维护难易度、运行寿命,确定最优防雷措施。最后以某220kV典型线路的杆塔区段为例,说明防雷措施技术经济性评估的具体方法和流程,并得到各基杆塔的最优防雷措施。

1 改进层次分析法理论

层次分析法(analytichierarchyprocess,简称AHP)是萨蒂(T.L.Saaty)等人20世纪70年代提